PVC公用生產(chǎn)系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的改造

路麗娟,周紅燕

(石河子天域新實(shí)化工有限公司，新疆 石河子 832000)

在PVC生產(chǎn)工藝中，公用管網(wǎng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)裝置公用部分水、汽、氣的輸送與供給，如各裝置所需的冷凍水、循環(huán)水、蒸汽、儀表氣、壓縮空氣等。為保證生產(chǎn)線的安全性與可靠性，滿足生產(chǎn)的需求，石河子天域新實(shí)化工有限公司(以下簡稱天域新實(shí)化工)公用生產(chǎn)系統(tǒng)的核心設(shè)施采用較為先進(jìn)的自動(dòng)控制裝置，重要設(shè)施及輔助工序的溫度、壓力等有關(guān)控制點(diǎn)的參數(shù)控制由浙大中控技術(shù)有限公司SUPCON WebField集散控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)[1]。

1 PVC公用生產(chǎn)系統(tǒng)簡介

目前，天域新實(shí)化工公用工程車間主要由冷凍、空壓、純水、循環(huán)水、溴化鋰、母液水處理、污水處理等生產(chǎn)崗位組成，主要任務(wù)是根據(jù)生產(chǎn)需要嚴(yán)格控制各項(xiàng)工藝參數(shù)，穩(wěn)定、均衡地向各工段輸入合格的氮?dú)狻嚎s空氣、儀表氣、一次水、冷凍鹽水、7 ℃水和循環(huán)水，保證各工段的正常運(yùn)行。公用工程大系統(tǒng)多使用浙大中控技術(shù)有限公司SUPCON WebField系列集散控制系統(tǒng)，也有部分設(shè)施及工序采用其他控制系統(tǒng)，如循環(huán)水工序使用德國西門子公司的PLC S7-200系統(tǒng)，溴化鋰系統(tǒng)使用機(jī)組自帶的PLC系統(tǒng)，操作系統(tǒng)分散，給操作人員設(shè)置、操作、巡檢等工作帶來很大困難，集中控制難度較大。

2 公用生產(chǎn)系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)改造思路

PVC公用生產(chǎn)系統(tǒng)涉及較多的溫度、壓力、流量、液位控制和多種化工生產(chǎn)設(shè)備的變頻器、攪拌器、泵、閥等的控制與操作，與各工序控制參數(shù)的調(diào)整與改變相關(guān)，采用集中控制系統(tǒng)更有利于生產(chǎn)的管理與控制，不僅可以減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低故障率，還有利于降低成本。

天域新實(shí)化工決定采用可靠性高、故障率低且抗干擾能力強(qiáng)的浙大中控SUPCON WebField系列集散控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)模擬量處理、數(shù)字運(yùn)算、人機(jī)接口與操作功能。為此，將龐大且多元化的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為4個(gè)操作分組：溴化鋰單元、能源管理單元、軟水單元、空壓冷凍單元。

3 公用生產(chǎn)系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

3.1 控制網(wǎng)絡(luò)硬件構(gòu)成

浙大中控技術(shù)有限公司SUPCON WebField系列EPA-100集散控制系統(tǒng)由控制站、工程師站、操作站、過程通訊網(wǎng)絡(luò)共同構(gòu)成，現(xiàn)場控制站是整個(gè)DCS控制系統(tǒng)的核心處理部分，也是關(guān)聯(lián)現(xiàn)場與操作站的核心組織，所有現(xiàn)場與中控關(guān)聯(lián)的相關(guān)數(shù)據(jù)的采集均由控制站內(nèi)的電源、CPU、I/O模塊處理單元等來完成；所有相關(guān)的組態(tài)平臺(tái)與系統(tǒng)日常維護(hù)、檢修等可由工程師站來完成；操作人員通過現(xiàn)場監(jiān)控與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳至操作站，從而完成監(jiān)控操作；過程通訊網(wǎng)絡(luò)則是聯(lián)系控制站、工程師站與操作站的樞紐組織，它起著關(guān)鍵的連接作用。

從實(shí)時(shí)性與操作穩(wěn)定性考慮，天域新實(shí)化工公用生產(chǎn)系統(tǒng)的控制中心設(shè)置在遠(yuǎn)程調(diào)度中心位置，并在每個(gè)操作的集中控制部分分別設(shè)置了相關(guān)的操作單元從站，各從站均可與主站進(jìn)行通訊，并接收主站所發(fā)出的現(xiàn)場采集信號(hào)，同時(shí)也可以向主站發(fā)送信號(hào)。

SUPCON WebField系列EPA-100集散控制系統(tǒng)是在原控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的，整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)由各操作分組及調(diào)度中心的1臺(tái)工程師站及2臺(tái)操作站一起構(gòu)成，每個(gè)操作分組分別設(shè)置1臺(tái)現(xiàn)場操作站，使用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完成控制站、操作站與過程通訊網(wǎng)絡(luò)的連接。上位PC機(jī)通過掛接網(wǎng)橋ScnetⅡ過程與上層的信息管理網(wǎng)或相關(guān)操作站進(jìn)行連接，ScnetⅡ的功能主要是基于Ethernet 基礎(chǔ)，構(gòu)成雙重化、熱冗余雙重備份，且遵循數(shù)據(jù)傳輸MODBUS TCP/IP協(xié)議，具有良好的穩(wěn)定性。

3.2 控制網(wǎng)絡(luò)軟件構(gòu)成

浙大中控技術(shù)有限公司SUPON WebField系列EPA-100集散控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)是基于Windows XP操作平臺(tái)開發(fā)的Advan Trol/Advan Trol-Pro(V2.65)版本，以系統(tǒng)組態(tài)軟件為核心內(nèi)容，由SCKey系統(tǒng)組態(tài)軟件、Advan Trol-Pro實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件、流程圖制作軟件、圖形組態(tài)軟件、報(bào)表制作軟件、操作服務(wù)軟件、事故分析軟件等構(gòu)成組態(tài)功能平臺(tái)。根據(jù)設(shè)計(jì)思路確定整個(gè)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、冗余設(shè)置、采樣周期；由系統(tǒng)自帶的基本組態(tài)功能完成系統(tǒng)硬件設(shè)置與內(nèi)部參數(shù)設(shè)置;由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫對(duì)畫面流程、報(bào)警信息、趨勢(shì)曲線、報(bào)表及記錄、歷史數(shù)據(jù)等進(jìn)行定義及保存，并且具有故障診斷的功能。

3.3 控制思路的實(shí)施

天域新實(shí)化工在控制站設(shè)計(jì)時(shí)采用N+2或30%冗余原則，即設(shè)計(jì)方案在滿足負(fù)荷所需的設(shè)備總數(shù)基礎(chǔ)上額外增加2個(gè)冗余設(shè)備或增加30%冗余負(fù)荷。在滿足生產(chǎn)操作的同時(shí)，充分考慮設(shè)備備用、負(fù)荷分擔(dān)及區(qū)域巡查等多個(gè)生產(chǎn)策略，使改進(jìn)后的公用生產(chǎn)系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)更加完善。為了便于操作，將各單元操作組態(tài)分為如下4部分。

(1)溴化鋰單元。包括氯堿數(shù)據(jù)總貌、氯堿循環(huán)水、片堿循環(huán)水、空壓制氮、溴化鋰流程、溴化鋰數(shù)據(jù)總貌。

(2)能源管理單元。包括數(shù)據(jù)總貌-水操作分組、數(shù)據(jù)總貌-溫度與壓力操作分組、一次水分組1-2-3、蒸汽分組、PVC循環(huán)水?dāng)?shù)據(jù)總貌、純水、冷凍與空壓數(shù)據(jù)總貌、-35 ℃冷凍水系統(tǒng)、5 ℃制冷系統(tǒng)等。

(3)軟水單元。包括5 ℃制冷系統(tǒng)分組、-35 ℃冷凍水系統(tǒng)、PVC循環(huán)水流程分組、PVC循環(huán)水?dāng)?shù)據(jù)總貌、純水?dāng)?shù)據(jù)總貌。

(4)空壓冷凍單元。包括空壓制氮分組、聯(lián)鎖報(bào)警分組、片堿循環(huán)水分組、氯堿循環(huán)水分組、純水?dāng)?shù)據(jù)分組、冷凍數(shù)據(jù)分組、5 ℃制冷系統(tǒng)分組。

為了監(jiān)控方便，上述操作分組分別在調(diào)度中心設(shè)置有報(bào)警及現(xiàn)場監(jiān)控。

3.4 控制分組舉例

以能源管理單元操作分組為例，因PVC公用生產(chǎn)系統(tǒng)各分廠、車間、工段數(shù)據(jù)采集點(diǎn)分散且距離很遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)采集及傳輸較困難。為了實(shí)現(xiàn)以類別、地點(diǎn)、分區(qū)為單位的現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集計(jì)量，對(duì)重要的設(shè)施與數(shù)據(jù)采用單點(diǎn)測量模式，對(duì)部分二級(jí)重點(diǎn)數(shù)據(jù)則采用次要監(jiān)控的方法，共匯總了近90個(gè)天然氣、水、蒸汽、電等測量點(diǎn)。

4 結(jié)語

PVC公用生產(chǎn)系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，SUPCON WebField提供的控制網(wǎng)絡(luò)簡單、經(jīng)濟(jì),設(shè)計(jì)及操作簡便，且組態(tài)結(jié)構(gòu)清晰，實(shí)施非常方便。此套系統(tǒng)投用以來，控制穩(wěn)定、操作便捷，能夠?qū)ΜF(xiàn)場異常情況進(jìn)行提前預(yù)警，使生產(chǎn)控制穩(wěn)定可靠，對(duì)生產(chǎn)效率的提高起到了很大的作用。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 林子昕，銀奇英，鄭雪松.基于可靠性分析的公用工程操作優(yōu)化[J].化工進(jìn)展,2013(3):770-771.